[发明专利]发动机冷却系统和方法

说明书

本公开提供了“发动机冷却系统和方法”。提供了用于加速发动机冷却、同时减小发动机冷却系统的部件的总能量消耗的方法和系统。第一循环泵用于根据发动机输出将冷却剂泵送通过发动机缸体，而第二散热器泵在恒温器阀打开时选择性地操作以将冷却剂泵送通过散热器和所述发动机缸体以便产生发动机冷却剂温度。所述第二泵的操作与散热器冷却风扇和格栅百叶窗的操作协调以改进散热器性能。

技术领域

本说明书大体涉及用于经由多个冷却剂泵、散热器风扇和格栅百叶窗的协调操作来控制发动机温度的方法和系统。

背景技术

车辆可以包括被配置为通过将热量传递到环境空气来减少发动机的过热的冷却系统。其中，冷却剂循环通过发动机缸体以从热发动机移除热量，然后加热的冷却剂循环通过车辆前部附近的散热器。加热的冷却剂也可循环通过热交换器以加热乘客舱。冷却系统可以包括各种部件，诸如各种阀和一个或多个恒温器。

Stang等人在US 4,325,219中示出发动机冷却剂系统的一个示例。其中，冷却剂系统包括发动机回路和后冷却器回路，冷却剂经由单个发动机驱动的泵来循环通过两个回路。发动机回路包括泵、发动机缸体、第一散热器和散热器旁路分支。后冷却器回路包括泵、后冷却器、第二散热器和散热器旁路分支。每个回路还包括温度响应的流量控制恒温器，其用于调节通过相关联的散热器和/或旁路分支的冷却剂流。恒温器响应于离开后冷却器的冷却剂的温度。在另外的其他示例中，可以打开联接到车辆前端的格栅百叶窗以加速发动机冷却。

然而，本发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，系统可能具有升高的功率消耗，这使得发动机燃料效率低下。例如，发明人已经认识到散热器风扇的间歇开启和关闭可能是能量密集的。当泵正在运行时，同时因为由于格栅百叶窗操作引起的阻力增加而打开格栅百叶窗时，可能会发生附加的能量损失。同样，在运行散热器风扇的同时，在操作泵时可能消耗更多的能量。即使在可以经由电动机独立控制泵速的发动机系统中，功率使用也可能不是有效的。

效率低下可能源于若干原因。作为第一示例，由于这阻碍了控制器试图建立的流动，因此可能由于针对关闭或部分关闭的恒温器的泵送而导致效率低下。作为另一个示例，泵送散热器以提供比实现目标发动机出口(或气缸盖)温度所需的更大的流速会浪费泵送功率。作为又一示例，以高于实现目标散热器温度下降所需的速度操作散热器风扇会浪费风扇功率。使散热器风扇或散热器泵循环也更消耗功率，因为流体功率随着速度的立方增加，比传热随速度增加更快。通过使空气动力学受到格栅百叶窗打开的影响也导致效率低下。

发明人在此已经认识到，需要散热器泵送和散热器风扇操作两者来抑制显著的热功率。风扇运转时的零冷却剂流导致无冷却。同样，冷却剂泵送时的零空气流也不提供冷却。换句话说，两者都需要并同时进行。散热器冷却剂泵几乎占据了所有冷却剂流量，因为发动机中的自然对流最小。散热器空气冷却在寒冷环境和/或高车辆速度下可能很重要。通过向散热器冷却剂泵与散热器风扇分配功率以便经由散热器风扇和格栅百叶窗保持目标最小散热器温度下降(发动机出口温度减去散热器出口温度)允许提供发动机冷却并同时使功率损失最小化。然后，可以控制散热器冷却剂泵以实现目标发动机冷却剂出口温度。

发明内容

在一个示例中，发动机冷却系统可以更有效地提供发动机冷却，所述发动机冷却剂系统包括：第一泵，所述第一泵联接在恒温器与气缸盖之间第一泵，所述第一泵联接在恒温器与气缸盖之间；联接在所述恒温器与散热器风扇之间的第二泵；格栅百叶窗；用于感测散热器出口处的冷却剂温度的第一温度传感器；以及第二温度传感器，所述第二温度传感器用于检测散热器入口处的所述冷却剂温度。系统还可以包括控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述指令用于：基于发动机功率调整第一泵的输出，第一泵独立于恒温器的状态操作；以及响应于恒温器打开而选择性地操作第二泵。以此方式，可以以更节能的方式提供发动机冷却。